Desenvolvimento de circuitos digitais utilizando dispositivos lógico programáveis (DLPs)

Resumo

Desenvolvimento de circuitos digitais utilizando dispositivos lógico programáveis (DLPs) e programação VHDL com o software Quartus da ALTERA e Modelsim. Será utilizado um kit didático DPL desenvolvido em projeto do MEC/IFSC (Sistemas Eletrônicos).

Resumo Extendido/Introdução

Por quase 40 anos, os circuitos digitais, que são circuitos baseados na lógica binária (0's e 1's), foram construídos com componentes eletrônicos no padrão SSI e MSI, com transistores, resistores e capacitores. Com o tempo, e o surgimento de novas tecnologias, estes componentes eletrônicos discretos deixaram de ser utilizados e foram aos poucos substituídos pelos PLD's (Programmable logic device), que com um único componente, pode-se obter os mesmos resultados que eram conseguidos com vários componentes MSI/SSI.

Os PLD's trabalham com tecnologia digital, manipulando a informação de forma digital e não analógica, ou seja, com valores arredondados (quantizados) e não com os valores reais. Trabalhar dessa forma traz muitas vantagens, entre elas, a facilidade de projeção e criação de um circuito digital, juntamente com a grande imunidade à ruído, e as amplas possibilidades de programação.

Os PLD's não possuem funções pré-programadas, ou mesmo funções fixas como as portas lógicas (OR, AND, NOT, etc), mas sim, devem ser programados previamente para poderem realizar tarefas mais complexas.

A principal linguagem para se programar PLD's é a VHDL que é uma linguagem de descrição de hardware. Atualmente, a maioria dos projetos de dispositivos eletrônicos, são desenvolvidos, testados e implementados utilizando VHDL em PLD's.

VHDL vem de VHSIC-HDL, que significa Very-High-Speed Integrated Circuit (VHSIC) - Hardware Description Language (HDL), mas, para a sigla não se tornar muito extensa, utiliza-se VHDL.

Foi uma linguagem criada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos na década de 1980, com o intuito de facilitar a documentação e a troca de informações no projeto de circuitos integrados de velocidade muito alta (VSINC). Como cada pedaço do projeto VSINC era desenvolvido por um fornecedor diferente, a documentação era de difícil entendimento, com manuais e diagramas esquemáticos específicos, necessitando assim de uma padronização, a linguagem VHDL foi criada com esse intuito.

A linguagem foi padronizada pelo IEEE em 1987, tornando-se de domínio público, e atualmente, é uma das linguagens de descrição de hardware mais utilizadas comercialmente.

Mesmo com a padronização, alguns fabricantes de PLD's desenvolveram linguagens proprietárias, com especificações próprias, e que facilitam o desenvolvimento de seus produtos. Dentre as empresas que desenvolvem PLD's comerciais, uma das maiores é a Altera Corporation, a qual o IF-SC, Campus São José, adquiriu um kit de desenvolvimento, que será utilizado na implementação do projeto de TCC1.

Falar do kit altera (modelo, especificações, e como será utilizado)

O desenvolvimento será realizado em duas etapas. A primeira etapa se dará com a utilização da ferramenta modelsim, que é um software que disponibiliza uma interface gráfica para simulação de circuitos digitais. Os circuitos criados aqui serão armazenados para formar um banco de exemplos didáticos, para futuramente serem utilizados em disciplinas dos cursos Médio Integrado, e Engenharia de Telecomunicações.

A segunda etapa será a implementação de uma aplicação específica utilizando a linguagem VHDL, em conjunto com a ferramenta modelsim. A aplicação será definida ao longo da disciplica TCC1.